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1、第二章 机械传动与液压传动,第一节 机械传动 第二节 液压传动,在传动装置中以机械传动的应用最广泛。机械传动的作用：1. 传递动力传动装置的主要作用是将驱动力传递给工作部分以使机器做功。2.改变运动速度和方向 机器为了更好的完成工作任务，工作部分的运动速度往往在一定范围内变动，运动方向也是变化的，这种频繁的变速或换向必须由变速装置和传动机构来完成。,第一节 机械传动,3.改变运动形式机器工作机构的运动方式是多样的，可产生转动、直线运动、摆动、间歇运动或沿任一轨迹运动。这些不同的运动方式的完成主要由传动部分的不同机构来决定。机器设备中常用的机械传动形式有： 螺旋传动、带传动、齿轮传动、链传动和蜗
2、杆传动等。,一、机械传动功率和机械效率,在机械传动中，既有运动的传递，又有动力的传递，反映动力传递的参数是传动功率和机械效率。（一）功和功率1. 功物体在力F的作用下移动了一段距离S，则说明力对物体做了功。功的大小等于力和物体沿作用力方向移动距离的乘积。以W表示功，则：W=FS,力对物体做功,W=FS,W=FScos,2. 功率力在单位时间所做的功，叫做功率，用P表示：或：当机器的功率一定时，力和速度成反比，速度大，力就小；速度小，力就大。,对于机器中转动的零件，如果半径为R，转速为n，则圆周上任一点的线速度为：设圆周上的切向力为F，则力F所产生的转矩（即作用在旋转零件上的力矩）T=FR。根据
3、P=Fv，可得或：,即转距：当机器功率一定时，转距与转速成反比，转速大时转距小，转速小时转距大。,（二）机械效率,机器工作时，由于有摩擦等阻力存在，必然要消耗一部分功率，使机器的输出功率P出小于输入功率P入。功率损耗的大小，是衡量机器性能的一个重要指标。常用机械效率表示机器输入功率被利用的程度。机械效率恒小于1。,在机械传动中，经实验测定，一般常见机构和轴承的机械效率的大致数值为： 一对齿轮传动 0.940.99 平型胶带传动 0.920.98 (包括轴承损失) 三角带传动 0.900.94 (包括轴承损失) 一对滑轮轴承 0.940.98 一对滚动轴承 0.99 滑动丝杠 0.300.60,
4、二、机器上常用的传动机构及其传动关系,（一）螺旋传动机构螺旋传动机构：用内、外螺纹组成的螺旋副来传递动力和运动的装置。主要用来将回转运动变为直线运动，其结构主要由螺母、螺杆（或丝杠）组成。,螺旋传动,普通螺旋传动机构有以下几种情况：1. 螺母不动，螺杆回转并作直线运动 此种结构简单，但占据空间大。,（a）螺旋起重机,（b）螺旋压力机,1.螺杆 2.螺母 3.机器 4.溜板,螺母移动的螺旋传动,2. 螺杆回转，螺母作直线运动 此机构占据空间尺寸小，适于长行程螺杆，常用于机床溜板、刀架移动装置上。,3. 螺杆不动，螺母回转并作直线运动 此结构两端支承，结构简单，但螺杆刚度差，影响精度。,螺母回转并
5、移动的螺旋传动,如用一个三角形K沿螺旋线运动并使K平面始终通过圆柱体轴线Y-Y这样就构成了三角形螺纹。同样改变平面图形K，可得到矩形、梯形、锯齿形、管螺纹。,螺纹的形成,螺纹的类型,按牙型：三角形螺纹、管螺纹 联接螺纹矩形、梯形、锯齿形螺纹传动螺纹 按位置：内螺纹在圆柱孔的内表面形成的螺纹外螺纹在圆柱孔的外表面形成的螺纹,螺纹分类：,粗牙与细牙普通螺纹的对比,三角形螺纹：粗牙螺纹用于紧固件。细牙螺纹同样的公称直径下， 螺距最小，自锁性好，适于薄壁细小零件和冲击变载等。,右旋,左旋,螺旋线的旋向：螺纹分右旋和左旋两种。 顺时针旋入的螺纹为右旋螺纹； 逆时针旋入的螺纹为左旋螺纹。右旋螺纹为常用螺纹
6、。,螺旋线的数目k：单线螺纹（k=1） 用于联接双线螺纹（k=2）三线螺纹（k=3）多线螺纹（k2）用于传动,外径(大径)d (D)与外螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径，亦称公称直径。 内径(小径)d1(D1)与外螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。 中径d2 在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，d20.5(d+d1),螺纹的主要参数,螺距 P 螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间 的轴向距离 导程 S 同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离 线数 k 螺纹螺旋线数目，一般为便于制造k4螺距、导程、线数之间关系：S=kP,单线螺纹： SP,多线螺纹： SkP,=导程,在单线
7、螺旋中SP，多线螺旋中SkP 。k为螺旋线的数目。,螺旋升角 中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直 于螺旋线轴线的平面的夹角 牙型角 螺纹轴向平面内螺纹牙型两侧边的夹角,普通螺旋机构中，螺杆(或螺母)旋转一周，螺母(或螺杆)移动一个导程S 。因此，螺母位移或螺杆的位移量 L与螺旋传动时的转速之间的关系为：L= nst式中：L螺母或螺杆位移（mm）n螺杆或螺母的转速（r/min）s螺纹的导程（mm）t时间（min）,螺旋传动是把旋转运动变成直线运动。 不论是螺母位移还是螺杆位移，位移速度v和螺旋传动时的转速n之间的关系为：v=ns式中：v螺母或螺杆的位移速度（毫米/分）s螺纹的导程 （毫米） n螺杆或
8、螺母的转速（转/分）,螺旋传动机构的特点： 结构简单，仅需内、外罗纹组成螺旋副即可。 降速比大，可实现微调和降速传动。 省力，在主动件上作用不大的转距，在从动件上能获得很大的推力，如千斤顶。 能实现自锁功能。在普通螺旋转动中如不加外力，无论轴向加多大力，只要不损坏螺牙，都不会产生轴向移动，这种现象叫自锁。 工作连续、平稳，无噪音。 传动效率低（普通螺旋传动）。,为了克服螺旋传动效率低的缺点，采用滚动摩擦代替滑动摩擦的滚珠螺旋传动。,（a）外循环,（b）内循环,1. 螺母 2.滚珠 3.反向器 4.丝杠,与普通螺旋传动相比，滚珠螺旋传动具有以下特点： 1. 传动效率高，摩擦损失小。滚珠螺旋传动机
9、械效率=0.900.95。 2. 磨损小，能较长时间保持原始精度，使用寿命长。 3. 由于摩擦阻力小，且摩擦力的大小几乎与运动速度无关，故起动转矩接近于运动转矩，传动灵敏、平稳。 4. 给予适当的预紧，可消除螺杆与螺母螺纹间的间隙，因而有较高的传动精度和轴向刚度。 5. 不能自锁，传动具有可逆性，故需采用防逆转措施。 6. 制造工艺复杂，成本较高。由于滚珠螺旋传动丝杠具有以上特点，在要求高效率、高精度的场合已广泛应用，如数控机床、精密机床的进给机构，重型机械的升降机构，及自动控制装置等。,（二）带传动机构,带传动机构：利用胶带与带轮之间的摩擦作用将主动带轮的转动传到另一个被动带轮上。根据传动带
10、的截面形状，带传动又分为平皮带传动、三角带传动、圆形带传动、齿形带传动。,平皮带传动,三角皮带传动,齿形带传动,平皮带传动的形式,（b）三角带传动 （c）同步齿形带传动,带传动,三角皮带的结构,齿形带及带轮,齿形带的应用实例,三角带传动的主要优点：传动时，三角带只和轮槽的两个侧面接触，在同样的受力情况下，比平皮带传动能产生更大的摩擦力，传动能力强，允许的传动比较大，结构紧凑。 同步齿形带传动的优点：无滑动，能保证正确的传动比，带的厚度小，单位长度的质量小，允许的线速度较高，带的柔性好。但安装时中心距的要求严格。,（a）,带传动在车床上的应用及简图,带传动的传动比：传动比：传动机构中两转动构件角
11、速度或转速的比值。如不考虑胶带与带轮之间的滑动对传动的影响， v1= v2= v带d1n1 =d2n2得： 式中：d1 、d2 主、被动带轮直径（毫米）；n1、n2主、被动带轮转速（转/分）；传动比，即被动轮转速与主动轮转速之比，或主动轮与被动轮直径之比。,如考虑胶带与带轮之间的滑动，则传动比为：式中：滑动系数，约为0.98。,带传动的优点： 传动平稳，噪声小，可缓冲减振。 结构简单，可长距离传递能量。 当机器发生过载时，传动带会发生打滑，对机器有超载保护作用。 制造和安装简单，维护方便，不需润滑。 外形尺寸大，效率较低，不能保证准确的传动比。带传动以平带传动和三角带传动应用最广。圆形带传动只
12、能传递较小的功率。齿形带传动优点较多，是一种比较理想的带传动。,（三）齿轮传动机构,齿轮传动机构：用齿轮的轮齿互相啮合传递轴间的动力和运动的机械传动。是一种啮合传动，是机器中应用最广的一种传动形式。,外啮合齿轮传动,内啮合齿轮传动,齿轮与齿条传动,齿轮传动机构的类型,齿轮机构,两轴平行的齿轮机构,两轴不平行的齿轮机构,圆柱齿轮机构,直齿,斜齿,人字齿,两轴相交的齿轮机构,两轴交错的齿轮机构,直齿,曲齿,交错轴斜齿轮,蜗轮蜗杆,平面齿轮机构,空间齿轮机构,圆锥齿轮机构,斜齿,外啮合,内啮合,齿轮齿条,平行轴齿轮传动， 相交轴齿轮传动， 交错轴齿轮传动,齿轮传动的主要类型,按传动轴相对位置,圆柱齿
13、轮传动,圆锥齿轮传动,齿轮传动,设主动齿轮的齿数为z1，转速为n1，被动齿轮的齿数为z2，转速为n2。在每一分钟内，主动轮转过齿数为n1z1，从动轮转过齿数为n2z2。显然，每一分钟内主动轮与从动轮所转过的齿数相等。则： n1z1= n2 z2齿轮的传动比为：由此可知，齿轮传动的传动比等于主动齿轮与被动齿轮的齿数之比。齿轮转速与其齿数成反比。,P,p1,p2,齿轮传动的特点,优点： 传动效率高 传动比恒定 结构紧凑 工作可靠、寿命长缺点： 制造、安装精度要求较高 传动轴之间的距离不能过大 使用维护费用较高 精度低时、噪音、振动较大,齿轮轮系,齿轮传动机构中仅由一对齿轮所组成的齿轮传动是最简单形
14、式。实际上，在多数齿轮传动中，只用一对齿轮传动是不够的，如起重机的提升系统，需将电机的高速转动变为卷筒的低速转动；机床中要求将电机的转速变为主轴的多种转速。 为满足机器工作的需要，在主动轴和从动轴之间采用一系列相互啮合的齿轮系统来传递运动。 齿轮轮系：由一系列齿轮所组成的齿轮系统。,齿轮减速器,根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定，将基本轮系分为： 定轴轮系：轮系运转时，各齿轮几何轴线的位置都是固定的。 周转轮系：轮系运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动。周转轮系由行星轮、中心轮及转臂组成。,1.定轴轮系,2.周转轮系,行星轮,中心轮 （太阳轮）,转臂,定轴轮系举例
15、,一对外啮合 圆柱齿轮传动,一对内啮合 圆柱齿轮传动,定轴轮系,行星轮,中心论（太阳轮）,转臂（系杆）,周转轮系的组成:,行星轮、转臂(系杆)、中心轮(太阳轮),周转轮系,差动轮系：周转轮系中没有固定的中心轮,行星轮系：有一个中心轮固定不动,差动轮系,行星轮系,1、3 中心轮 2行星轮,1、3 中心轮 2行星轮,两个中心轮都能转动。,周转轮系中只有1个中心轮能转动,差动轮系：,系杆,中心轮(主动),行星轮,行星轮,系杆,中心轮(主动),行星轮,系杆,中心轮(主动),中心轮(固定),行星轮系：,实用中，有的轮系由定轴轮系和周转轮系组成，称为混合轮系。,周转轮系,定轴轮系,混合轮系,既包含定轴轮系，又包含周转轮系。或由几部分周转轮系组成，称为混合轮系，又称为复合轮系。,轮系的功用： 通过轮系可使主动轴与从动轴之间的速度有较大的变化。 可连接相距较远的两轴，以避免单级传动时外形尺寸过大。 通过若干齿轮适当组合，从动轴可获得几种不同的传动比。 通过改变轮系中参加工作的轮数，可获得从动轴不同旋向。 实现运动的合成或分解。,轮系的应用,1. 实现相距较远的两轴之间的传动,2. 实现变速变向传动,变速轮系机构,换向轮系机构,
